命運多舛的超音速姊妹花,圖-144與協和

自民航業誕生以來,雖然已大大縮短了人們的出行時間。但總有那麼些行色匆匆的旅人希望能更快的抵達目的地,於是,超音速客機應運而生。

世界上的超音速軍機很多,而超音速民航機,卻只有兩種,那就是前蘇聯的圖-144和英法合作的“協和”。

“協和”式,像白天鵝,高貴美麗,光彩照人,而它卻不是一架成功的商業飛機。

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“協和”超音速客機

圖-144,顏值也不低,比“協和”更早起飛,也更大更重,是大姐姐,但命運也更黯然。

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圖-144超音速客機

下圖,德國的辛斯海姆汽車與技術博物館(Auto&Technik Museum Sinsheim),是這對冤家姊妹最後“團聚”的地方。

命運多舛的超音速姊妹花,圖-144與協和

圖-144和“協和”

上世紀六十年代,是東西方較量漸入高潮,風雲激盪的年代。雙方除了軍備競賽,也在其他領域展開競爭。在代表工業和科技頂尖水平的航空航天領域,蘇聯還曾一度領先。比如第一位太空人,第一位女太空人,第一次太空行走等。這些成就增進了國民自豪感,凝聚力,也提升了蘇聯的國際影響力,彰顯了國家優勢。

早在五十年代初,美國和歐洲就開始了超音速運輸機(SST/Supersonic Transport Program)的前期研究。在一輪輪的技術可行性,經濟性,環保,市場前景等問題的探討,質疑和論證中,十年過去了。1962年11月,英法兩國達成政府間的協議,共同開發SST,以求取得先機,佔領預期中將來超音速客運的龐大市場,法國總統戴高樂親自命名該項目為“協和”(Concorde)。西方這些動靜,蘇聯人當然看在眼裡。未來的超音速客運市場有多大,蘇聯人可能不關心,但超音速客機這個科技前沿玩意,要是先行拿下,那不僅自己很露臉,還能啪啪的打西方的臉----看我後發先至,紅色蘇聯的神奇!

雖然蘇聯也曾就超音速運輸機進行過研究,但那屬於小打小鬧。直到“協和”公佈後,1963年7月,蘇聯航空工業部下達指令研製超音速客機。研製過圖-128截擊機,圖-22轟炸機等噴氣式超音速大飛機的圖波列夫(Tupolev)設計局承擔了該項目。

很快,設計方案拿出來了,圖-144被設計成無尾雙三角翼,細長機身的氣動外形。為驗證圖-144的雙三角翼,一架米格-21被改裝用於測試,編號米格-21I。

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米格-21I雙三角翼驗證機

其他方面如機體耐高溫,發動機,空調系統等的研究也緊鑼密鼓的進行,並且迫不及待的在1965年的巴黎航展上就展出了模型。這期間,蘇聯情報部門也沒閒著,搞了不少“協和”的情報回來。以致西方媒體把圖-144戲稱為“協和斯基”(Concordski),而北約給起的綽號是“戰馬”(Charger)。

蘇聯的設計者詳細研究了“協和”的情報那是肯定的,但具體有多少技術能應用在圖-144上,卻很難說。畢竟從材料冶金,到電子設備,車床甚至裝配工藝雙方都基礎不同,一下子就想抄襲,反而會弄巧成拙。

經過科研人員的努力,編號68001的圖-144原型機於1968年12月31日飛上了藍天(都等不及過年的樣子...)。這比“協和”的首飛早了三個月,蘇聯人成功拿下世界上首架超音速客機的頭銜。

下圖,圖-144首飛,伴飛的是那架驗證它的機翼的米格-21I。

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圖-144首飛,米格-21I伴飛

圖-144降落,圖-144原型機配有減速傘,還有彈射座椅,這是世界上唯一配備彈射座椅的客機。當然,彈射座椅只是飛行員才有,旅客就隨緣吧。

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圖-144降落

降落中的圖-144原型機,照片裡可以清楚看到原型機的主起落架位於發動機艙的外側。圖-144的機頭在起降時下垂,以使飛行員獲得向下視野。

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圖-144

1969年6月5日,又是個人類航空史上的一個值得小小紀念的日子,這天圖-144在試飛中突破了音速。這也是超音速客機的首次超音速飛行(“協和”於1969年10月1日才實現超音速飛行)。有個小插曲,1961年8月21日,美國的DC-8客機在試飛中以小角度俯衝的狀態超過了音速。不知這算正式記錄還是作弊。但蘇聯人這第一次,多少有點“不純”了。差不多一年後的1970年5月26日,圖-144又實現了音速兩倍的試飛。

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圖-144

圖-144量產型正面照,發動機艙位於機身下方。主起落架位於發動機艙下。

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圖-144

圖-144的量產型還增加了可在摺疊的鴨式前翼,在低速飛行時打開以配平低頭力矩。

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圖-144

1973年5月底,圖-144趕赴巴黎布爾歇機場參加當年的巴黎航展。在這裡,圖-144和“協和”這兩冤家姊妹聚首了。

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巴黎航展上的圖-144和“協和”

1973年6月3日,航展最後一天。“協和”首先升空表演,贏得一片喝彩。接著圖-144升空,據猜測飛行員為了“扳回一局”而進行了激烈操作,結果圖-144在近三十萬觀眾面前墜毀了。

下圖,墜毀的圖-144,編號77102,是量產的圖-144S型第一架(77101為預生產型)。照片拍攝於它墜毀前一天。圖-144墜毀的地點是機場附近的古桑維爾村,事故造成機組6人和地面8人遇難,另有幾十人受傷。

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圖-144 77102號機

關於此次事故的原因引起了爭論,蘇聯方面認為是圖-144為了規避突然出現的“幻影”戰鬥機才導致失控,並指責那架“幻影”是為了拍攝圖-144的鴨式前翼而危險靠近。法國方面則推搪說是因為圖-144機組太想秀了把自己作死的。還有一種比較玄乎的說法是英法故意設坑,在被竊取的“協和”情報中故意摻進假情報,圖-144照搬了,結果在航展上進行的高強度機動中缺陷暴露,墜毀了。

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圖-144殘骸

目前能確定的因素有幾點,讀者們自行判斷吧。

1,航展舉辦方臨時更改了圖-144的表演時間,並把表演時間壓縮為五分鐘。

2,法國開始是否認那架“幻影”存在的,後來又改口承認,但並不承認是為了拍圖-144的鴨式前翼。

3,圖-144機組並沒收到通知那架“幻影”的存在。

4,“嚇到”圖-144飛行員的是一架“幻影IIIR”。

下圖,被認為是“撞車”疑犯的“幻影IIIR”機頭特寫。“幻影IIIR”是“幻影III”的偵察型,機頭雷達被照相機取代,最多可攜帶五架大小相機。

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幻影IIIR

雖然在巴黎航展折戟,圖-144還是投入了營運。規劃中的多條國內航線和國際航線都未能落實,只有莫斯科至阿拉木圖航線開通了。1975年12月,圖-144開始執行該航線的貨物和郵件運輸,載客航班則在1977年11月才開始。

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圖-144

圖-144的經濟性無從談起,舒適性方面圖-144也很不堪,飛行時巨大的噪音導致乘客無法交流,靠吼都沒用了,還得用手比劃或者書寫。據說去莫斯科乘搭圖-144航班所需的旅費,圖-144機票加起來比坐“協和”還便宜,所以吸引了不少西方遊客專門前去體驗。

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圖-144

圖-144的可靠性也是個致命缺陷,大小故障不斷。1978年5月23日,一架遠程型的圖-144D在試飛時迫降墜毀,隨後圖-144的營運被暫停。雖然後來圖-144的營運短暫恢復,但也為它折騰得夠累了。1983年7月1日,蘇聯下達政府令,圖-144被停產。航班也被取消,停產後的圖-144只被用來進行過高空醫學研究和培訓宇航員。原計劃蘇聯民航需要的75架飛機只生產了16架,包括一架原型機,十架生產型圖-144S(包括一架預生產型),五架增程型圖-144D。

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圖-144三面圖

圖-144D的性能數據

長65.7米,翼展28.8米,高12.55米。空重99200公斤,最大起飛重量207000公斤。

最高速度2.15馬赫,巡航速度2.0馬赫。實用升限20000米。航程6500公里。

配備四臺庫茲涅佐夫NK-144或科勒索夫RD-36-51渦噴發動機。

機組3人,最大載客140人。

下圖,圖-144D巨大的科勒索夫RD-36-51渦噴發動機,一種暴力美學的既視感。

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科勒索夫RD-36-51渦噴發動機

其實在圖-144的早期,蘇聯就向西方救助過,想改進圖-144的種種缺陷,但那時這種要求是不可能實現的。直到蘇聯解體後,圖波列夫,波音,美國宇航局等開始合作,用圖-144作為未來超音速客機的技術試驗平臺。1996年11月至1998年2月,這架被命名為圖-144LL的飛機共進行了27架次研究飛行。

下圖,圖-144LL(LL是飛行試驗的意思),垂尾上塗繪了美俄兩國國旗。

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圖-144LL

圖-144的故事要完結了,天空也不再見它的身影。剩餘的大多去了各博物館。但它還會經常出現在莫斯科航展(MAKS)上,在地面和觀眾相會。

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莫斯科航展中的圖-144

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莫斯科航展中的圖-144

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“協和”超音速客機

如前文所述,英法於1962年11月28日簽署協議,共同開發“超音速運輸機”(SST)。此前兩國都進行各自的SST研究,鑑於兩國方案相近,合作有利於分擔費用和風險。協議中有個英國提出的條款,那就是誰TM要是半路反悔退出,將要付出鉅額賠款,後來英國人自己兩次想退出......

次年1月,熱情高漲的戴高樂總統率先為這項目以法語命名為“協和”(Concorde),英國表示沒問題。但後來法國在英國加入歐洲經濟共同體的問題上否決了(英國直到73年才加入歐共體)。那問題就來了,英國表示對“協和”這名字不爽,最初的是英國提出國際合作,你法國是參加進來的,怎能以法文命名忽略英國的存在感呢?這爭吵一直持續到首架“協和”飛機下線。

又到了次年,也就是1964年,英國工黨獲選,面對財政赤字,英國政府想撤資退出項目。戴高樂總統又出面了,當初協議中的鉅額賠款條文,可是你英國佬自己寫進去的哦!好吧,英國政府只好忍痛繼續投錢進去燒。而其他的例如什麼短距起降運輸機,超音速垂直起降戰鬥機(P1154,而著名的“鷂”式是P1127)等項目就先緩一緩了。

具體承擔“協和”研製的是法國宇航和英國飛機公司(BAC),法國組裝的第一架“協和”001號機於1967年12月11日在圖盧茲出廠,1969年3月2日首飛,同年10月1日在第45次試飛突破了音速。英國組裝的002號機也於1969年4月9日首飛。

下圖,“協和“001號機首飛。001和002兩機參加了1969年6月的巴黎航展,各種試飛後,1971年9月,001開始了自己的推銷之旅,002的旅程則是1972年6月開始。

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“協和”001號機首飛

一切彷彿如預期的美好,最初“協和”獲得16家航空公司的74架訂單(一說是18家77架)。一統超音速客運市場的日子即將到來了。“協和”也信心滿滿的打廣告說到1980年將會有350架的出貨量。

下圖,新加坡航空塗裝的“協和”,其實這架飛機另一面還是英航的塗裝,這樣秀一下無非是一種營銷方式。

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新加坡航空塗裝的“協和”

然而好夢很快就被打破,1973年前後,各家航空公司紛紛取消了訂單,因為這年爆發了石油危機,隨後股市也崩盤了。當然,這是各家航空公司取消訂單的原因之一。

“協和”的經濟性並不好,從機組的培訓到地勤維護再到航線營運,座位成本會比普通客機高得多。預期中巨大的超音速客運市場能接受這麼高的票價嗎?從一開始搶吃螃蟹的熱情冷卻下來後,大家發現“協和”是個燙手山芋。並且1970年波音747投入了營運,寬體客機載得多,飛得遠,也賺得多。

“協和”的另一缺陷是“噪音”巨大,在陸地上空超音速飛行造成的音爆和起降時比普通客機大的噪音讓人“不能忍受”。特別是美國人不能忍受,自家的SST取消了,你家的卻在我頭頂飛來飛去,不止聒噪,而且鬧心。所以美國國會一開始就以噪音擾民為由禁止“協和”在本土降落。然後雙方又是一輪輪的交涉訴訟打官司,還拿出測試數據,波音707改裝的空軍一號起降時都比“協和”噪音大呢......最後是“協和”只能在離開陸地後才能進入超音速狀態。除了噪音,高空碳排放破壞臭氧層的問題也困擾著“協和”,只是噪音問題更加突出。

既然美國以噪音為由抵制“協和”了,那麼其他國家也都“跟進”。當然,這其中以抵制“協和”為條件向波音索要一點優惠的小算盤也是有的,比如印度和馬來西亞。

石油危機加上“噪音危機”,“協和”要涼涼已經是板上釘釘的事了。

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“協和”超音速客機

有一種說法是圖-144在巴黎航展上的墜毀導致“協和”的訂單取消,其實是不對的,兩個事件雖然都發生在1973年,但“協和”大多數退貨是發生在年初,而年中圖-144才墜毀。圖-144的墜毀把後來的潛在買家嚇到那應該是有的。

和圖-144一樣,“協和”預期的航線大多都沒能實現。

1976年1月21日,“協和”客機首次投入商業飛行,英國航空公司首航從倫敦到巴林,法國航空公司首航從巴黎經達咯爾至里約熱內盧。1976年5月,英航和法航同時推出跨大西洋至美國的航線。後來,“協和”的定期航班中除了倫敦-紐約,巴黎-紐約的每日往返飛行外,由於噪音及成本等原因,其它的都先後終止了。

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“協和”超音速客機

普通客機需要八小時的巴黎,倫敦至紐約航線“協和”只需三個多小時就飛完。由於“協和”的速度能趕上“晨昏線”,而巴黎,倫敦和紐約的時差是六小時,所以“協和”航班有了個噱頭“還未出發就能到達”。當然,這樣“逆天”的體驗需要花大價錢,1997年紐約到倫敦的往返機票價格是八千美元。這相當於2017年的12萬美元,也就是說如果“協和”還在飛,去年坐一趟紐約到倫敦往返的旅程,得花大概八十萬人民幣,坐得起“協和”的,多是各界精英及成功人士。

除了航班,“協和”還承接各種包機服務。例如1973年觀測日全食,1986年觀測哈雷彗星,土豪包機還有載英女王,法國總統出訪等。

下圖,某可樂促銷活動,把一架法航的“協和”塗成了可樂罐。

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“協和”超音速客機

“協和”的生產數量也和圖-144差不多,圖-144當初預計要生產75架,最後只生產了16架。而“協和”當初的訂單也有70多架,然後就都被取消了。只剩下英法兩家各自10架。這20架飛機中,有2架是原型機,2架預生產型和16架生產型,然後生產型中又各有一架用於試驗,最終是英航和法航各自7架用於營運。

“協和”最初計劃成本是7000萬英鎊,到1979年停產,項目最終燒了13億英鎊。“協和”的營運,英法政府每年還得補貼英航和法航的虧損。這還不算,美國的航空公司還時不時的來添亂,指責英法補貼“協和”航班,造成不公平競爭。

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英航的“協和”機群

到了後期,英航宣稱“協和”已經開始盈利,似乎這“賠本賺吆喝”的苦日子終於要熬過去了......

2000年7月25日,法航4590航班一架“協和”在巴黎起飛時碾過一架美國大陸航空DC-10脫落的金屬碎片造成爆胎,爆胎後輪胎的破片擊穿了“協和”機翼的油箱。最終這架“協和”在拖著烈焰起飛後不久就墜毀了。還記得圖-144墜毀的那村子嗎?“協和”的墜毀地點距離圖-144墜毀的村子也就幾公里。這次事故造成9名機組人員,地面4人遇難,還有機上那100名富有的精英階層乘客也被團滅。

下圖,“協和”遭遇的事故被路人拍下。

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“協和”失事

自“協和”投入營運以來,就經常發生爆胎事故,1979年的一次爆胎也是輪胎破片擊穿機翼導致漏油和管路受損,還發生過兩次方向舵損壞的事故,但這些事故都沒造成傷亡。因此“協和”也被認為是一架安全性很高的飛機。而世紀之交的這一次,“協和”直接“火了”。

“協和”這次事故後,立刻就被停飛。經過一些列改進,機翼油箱也加裝“凱夫拉”增強防護,“協和”又起飛了。“協和”改進後第一次載客飛行是2001年9月11日,這次乘客全是英航的員工,因為不久後“協和”將恢復營運嘛,所以先把工作人員運來紐約,趁機也是一次熱身或者演示吧---大家看,飛機已經沒問題啦。不巧的是,這架“協和”降落不久,世貿大樓就被撞了...美國乃至全世界的民航業都陷入一次寒冬,“協和”也命不久矣。

2003年4月10日,英航法航共同宣佈將終止“協和”的營運。其時,負責“協和”維護的空中客車也對“協和”撒手不管了。2003年5月30日,法航的“協和”完成最後一趟航班。英航的“協和”隆重(矯情?)點,還在北美和本土多地進行告別飛行。一直鬧騰到2003年10月24日,才在“紅箭”飛行表演隊的陪伴下完成了最後一次飛行。

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英航“協和”和“紅箭”飛行表演隊

“協和”的倩影也在天空中消失了。這成全了對它渴望已久博物館,與圖-144一樣,大多數健在的“協和”都進了各家館子。

下圖,安放於紐約的“無畏”號海空博物館的“協和”。

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“無畏”號海空博物館

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“無畏”號海空博物館中的“協和”

“協和”機身修長,採用無尾雙三角翼佈局,前後三角翼之間是近似S型的流線過渡,四臺發動機兩兩一組分佈於兩側機翼下,“協和”的機頭錐在起降時可以下垂5-12.5°以改善駕駛員視野。這些基本的外形特徵都和圖-144十分相似。但由於“協和”公佈較早,所以西方一直認為圖-144是抄襲“協和”。

“協和”因為機身細長和結構強度原因,在起飛時機身會扭曲變形,據說在機艙內前後兩端往中間看去都能看到這情形。但由於機艙中部是廁所隔開了,所以大多乘客並不會留意到這驚悚的一幕。在高空高速飛行時,“協和”又會因為局部的過熱而變長20多公分。

下圖,“協和”起降時迎角很大,為了避免機尾觸地,尾部裝有小輪。“協和”的主起落架位於發動機艙內側,而圖-144的則是在發動機艙下。

命運多舛的超音速姊妹花,圖-144與協和

“協和”超音速客機

下圖,飛行中的“協和”,“協和”的機翼呈流線的S形。發動機艙緊貼機翼掛於機翼中部。機頭沒有圖-144那對鴨式前翼,而是有一對小邊條。

命運多舛的超音速姊妹花,圖-144與協和

“協和”超音速客機

雖然在商業上輸得很慘,但在技術上“協和”卻是成功的客機。從整個氣動外形到全自動駕駛,重心燃油配平,機體不均勻受熱,高效率的渦噴發動機等等難關都被一一攻破。

“協和”的性能參數

機長61.66米,翼展25.6米,機高12.2米。空重78700公斤,最大起飛重量187000公斤。

最大速度2.04馬赫,巡航速度2.02馬赫。實用升限18300米,最大航程7222公里。

機組3人,載客92-120人。

4臺勞斯萊斯/斯納克瑪公司奧林匹斯593 Mk 610型渦噴發動機,加力推力4X169千牛。

下圖,“協和”線形圖。

命運多舛的超音速姊妹花,圖-144與協和

“協和”線形圖

下圖,“協和”發動機尾部的反推力裝置,由於“協和”起降時速度很大,除使用反推裝置減速,剎車也率先在民航機中採用ABS系統。

命運多舛的超音速姊妹花,圖-144與協和

“協和”發動機尾部的反推力裝置

美國的SST。

在“協和”項目公佈後,美國也有“智囊”上書總統,說如果不率先拿下SST,將失去一個巨大市場,造成多少萬人失業,多少資本外流。更恐怖的是,蘇聯人都行動起來了吧啦吧啦...

於是,美國政府也牽頭搞起SST,各家航空公司來競標吧。據說勝出者將獲得政府70%的資金支持。主要參與競爭的是洛克希德和波音,兩家都拿出了全尺寸木質模型,經過審查對比,1967年7月1日宣佈波音勝出。

1971年5月,美國眾議院投票終止了SST項目的資金,美國的SST宣告破產。這其中的原因除表面上的噪音環保問題,還有當初設定的指標太過浮誇了。如果項目跟“協和”差不多,那沒啥意義,要造就造比“協和”更大更快的。3馬赫的速度,250-300的載客量,放在今天的波音也搞不定啊。

下圖,洛克希德的SST方案L-2000模型,很科幻的外形。

命運多舛的超音速姊妹花,圖-144與協和

洛克希德L-2000

下圖,波音的SST方案,波音2707三面圖。波音對SST還挺投入的,先後搞了變後掠方案,鴨翼方案,最終決定也用雙三角翼的2707-300方案。但那樣的技術指標要求,如果還硬搞下去,是不是掉坑裡也是難說的。

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波音2707-300三面圖

德國的辛斯海姆汽車與技術博物館,是圖-144和“協和”這對姊妹最後聚首的地方。

命運多舛的超音速姊妹花,圖-144與協和

圖-144和“協和”

如果說圖-144是冷戰時期的政治產物,那麼“協和”多少也有點政治色彩。在冷戰大幕下,歐洲已經不像是歐洲人的歐洲。英法的合作,除了對未來市場的預期,還有對昔日榮光和自尊的不捨。無論成功還是失敗,這兩架半世紀前的飛機都鑄就了一座豐碑,它們跨越的技術巔峰,至今還未有人能超越。

全文完,謝謝觀看。

水平有限,錯漏之處請批評指正。


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